sistema de análisis de rieles ferroviarios en ferromex s.a. de c.v.”

Upload: hansen-navarro

Post on 01-Mar-2018

222 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    1/60

    UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEHERMOSILLO, SONORA.

    Sistema de Anlisis de RielesFerroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    Memoria profesional

    para obtener el grado deIngeniera en Mecatrnica

    Presentan:Hansen Hiram Navarro Valenzuela

    Joaqun Adn Peralta Carvajal

    Hermosillo, Sonora; Mxico.Abril del 2015.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    2/60

    UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEHERMOSILLO, SONORA

    Sistema de Anlisis de RielesFerroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    MEMORIAPara obtener el ttulo de

    Ingeniera en Mecatrnica

    Presentan:Hansen Hiram Navarro Valenzuela

    Joaqun Adn Peralta Carvajal

    Asesor Industrial:

    Ing. Cuauhtmoc Eleazar Castro Soto

    Asesor Acadmico:M.I. Ismael Gerardo Rendn Lpez

    Asesor Metodolgico:

    Lic. Luz Mara Ruiz Jurez

    Hermosillo, Sonora; Mxico.Abril del 2015.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    3/60

    AGRADECIMIENTOS

    Doy gracias a mi familia por la oportunidad de hacer realidad esta gran etapa

    en mi vida, por la universidad, a mis maestros por sus enseanzas y a mis amigos

    por su dedicacin que me han demostrado durante este periodo tan importante en

    mi vida, han sido factor importante para poder concluir este captulo en mis estudios.

    ATENTAMENTE

    HANSEN HIRAM NAVARRO VALENZUELA

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    4/60

    AGRADECIMIENTOS

    Doy gracias a mis padres por apoyarme en conseguir algunas de mis metas;

    a mis abuelos por estar en el momento preciso para motivarme a hacer una mejor

    persona, a mis profesores que sin ayuda de ellos no hubiera adquirido nuevos

    conocimientos, y en especial a mi compaero de equipo por estar conmigo en las

    buenas y las malas, ya que l me ayuda a motivarme a ser una nueva persona y

    as adquirir nuevas experiencias.

    Gracias!

    ATENTAMENTE

    JOAQUN ADAN PERALTA CARVAJAL

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    5/60

    NDICE

    RESUMEN .................................................................................................................. 1

    INTRODUCCIN ........................................................................................................ 2

    CAPTULO I ANTECENDETES .................................................................................. 4

    1.1Antecedentes Histricos. .................................................................................... 4

    1.2Aspectos Generales. .......................................................................................... 6

    1.3 Misin, Visin y Objetivos. ................................................................................. 6

    1.4Polticas y Reglas ............................................................................................... 7

    1.5 Organigrama ...................................................................................................... 9

    1.6Recorrido por reas .......................................................................................... 10

    CAPTULO II PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................. 11

    2.1 Antecedentes del problema. ............................................................................ 11

    2.2 Identificacin del problema. ............................................................................ 11

    2.3 Objetivo del proyecto. ...................................................................................... 11

    2.4 Justificacin del proyecto. ................................................................................ 12

    2.5 Planeacin del proyecto. .................................................................................. 13

    CAPTULO III MARCO TERICO CONCEPTUAL ................................................... 14

    3.1 Mantenimiento de Vas. ................................................................................... 14

    3.1.2 Defectos de Vas. ...................................................................................... 14

    3.2 Raspberry PI. ................................................................................................... 15

    3.3 Raspbian. ......................................................................................................... 17

    3.4 QT Creator. ...................................................................................................... 18

    3.5 Cmara Nippon EE300A .................................................................................. 19

    3.6 Librera OpenCV .............................................................................................. 203.7 Investigacin de un caso semejante. ............................................................... 21

    CAPTULO IV PROPUESTA DE SOLUCIN ........................................................... 23

    4.1 Metodologa. .................................................................................................... 23

    4.2 Desarrollo del Proyecto.................................................................................... 26

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    6/60

    4.2.1 Hardware y Software. ................................................................................ 29

    4.2.2. Sistema Mecnico. ................................................................................... 30

    4.2.3 Conexiones Elctricas. .............................................................................. 34

    4.2.3 Sistema de Visin. ..................................................................................... 364.3 Beneficios del Proyecto. .................................................................................. 44

    CONCLUSIN .......................................................................................................... 45

    FUENTES CONSULTADAS ...................................................................................... 47

    GLOSARIO ................................................................................................................ 49

    ANEXOS ................................................................................................................... 54

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    7/60

    1

    RESUMEN

    El presente trabajo de estadas, se realiz en la empresa Ferromex en la ciudad

    de Hermosillo, Sonora, durante el periodo comprendido de Enero a Abril del ao 2015,

    en el rea de infraestructura de Ferromex. El proyecto titulado Sistema de Anlisis

    Ferroviarios, consiste enanalizar las vas, enfocndose en la parte externa del riel,

    creando un sistema de visin para la toma de muestra de las vas. El sistema est

    basado en software y hardware libre para evitar costos excesivos para la empresa. El

    software est compuesto por una base de datos donde se almacenarn datos

    importantes del anlisis que servirn para llevar un registro de todas las actividades,

    as mismo contiene un conjunto de imgenes que sern otorgadas por la empresa

    basndose en los criterios de evaluacin bajo sus estndares de calidad. El hardware

    est basado en la tarjeta de desarrollo Raspberry PI B+, que servir como control e

    interfaz de usuario, el sistema de anlisis de rieles tiene un sistema de visin que

    cuenta con cuatro cmaras de alta resolucin que sirven para detectar detalles poco

    visibles en los rieles, haciendo el sistema ampliable para otros tipos de monitoreo. Este

    proyecto contar con un soporte mecnico para llevar consigo el sistema de anlisis

    en el cual llevar las cuatro cmaras, la Raspberry y otros componentes.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    8/60

    2

    INTRODUCCIN

    En este documento se aborda el mtodo para llevar a cabo el anlisis de los

    rieles en su parte externa, para generar una propuesta que ayudar a la empresa a

    generar una solucin viable y menos costosa como con la que ya se cuenta. Todo esto

    se ha propuesto para evitar accidentes como lo es el descarrilamiento del tren, otra

    posible falla que se pudiera evitar es el desgaste prematuro de los durmientes y ruedas

    del tren.

    Se consultaron varios documentos electrnicos proporcionados por la empresa,

    de los cuales se obtuvo gran parte de la informacin. Tambin se consultaron varias

    pginas de internet donde se consigui informacin sobre el software y el hardware.

    El presente trabajo consta de cuatro captulos que abordan los temas

    siguientes:

    En el captulo I se muestra la informacin sobre la empresa.

    En el captulo II se aborda la problemtica de la empresa dndole una posible

    solucin.

    En captulo III es donde se detallan el funcionamiento del hardware y software

    que se proponen a utilizar.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    9/60

    3

    En el captulo IV se describe detalladamente la propuesta de solucin que se

    le podra dar a los problemas presentados.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    10/60

    4

    CAPTULO I

    ANTECEDENTES

    1.1 Antecedentes Histricos.

    Ferromex, abreviacin de Ferrocarril Mexicano, es un consorcio ferroviario

    privado que opera la ms grande red de ferrocarriles (en km) de Mxico.

    Ferromex comenz a funcionar el 19 de febrero de 1998 (hace 16 aos en

    2014), tras la "concesin" de la mayor parte de los ferrocarriles pblicos mexicanos.

    Ferromex controla ms de 8110.5 km de vas y conecta 5 grandes conurbaciones

    mexicanas, 4 ciudades a lo largo de la frontera con los Estados Unidos, 5 puertos en

    el Ocano Pacfico y otros 2 ms en el Golfo de Mxico.

    Ferromex opera las vas ferroviarias ms extensas de Mxico, con una red de

    8,110.5 km que cubren aproximadamente el 71% del rea geogrfica de Mxico y casi

    el 80% de las reas industriales y comerciales de Mxico.

    El 26 de noviembre de 2005, Ferromex anuncia la compra de los 1.448 km de

    Ferrosur, anteriormente llamado Ferrocarril del Sureste, a un precio de USD$307

    millones, convirtindose en el principal operador del pas (7.886 km). Los dos

    ferrocarriles haban intentado una fallida fusin en 2002, impedida en ese entonces

    por la legislacin antimonopolio.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    11/60

    5

    En noviembre de 2005, Grupo Mxico, propietario de Ferromex, adquiri

    Infraestructura y Transportes Ferroviarios, la empresa matriz de Ferrosur, otro de los

    ferrocarriles de Clase I de Mxico, en EE.UU. 309 millones dlares transaccin deacciones. La Comisin Federal de Competencia de Mxico (CFC) haba rechazado

    una propuesta de fusin de Ferromex y Ferrosur 2002 en medio de la oposicin del

    competidor de Ferromex, Grupo Transportacin Ferroviaria Mexicana (TFM).

    Despus de la compra en 2005 de Ferrosur por parte del Grupo Mxico,

    Kansas City Southern de Mxico (KCSM), sucesor de TFM, solicit al gobierno de

    Mxico para bloquear la fusin de Ferrosur y Ferromex. La CFC rechaz la fusin en

    junio de 2006, lo que indica que la fusin habra dado lugar a una concentracin

    excesiva en la industria ferroviaria en detrimento de los consumidores y los cargadores

    que compiten. [5] Sin embargo, en marzo de 2011, un tribunal fall a favor del Grupo

    Mxico, y se le permiti la fusin.

    A flota de Ferromex es de 582 locomotoras diesel-elctricas fabricadas

    por General Electric, EMD, y un total de 14.456 vagones de carga: vagn gndola 5287

    unidades, vagn carga general 4363 unidades, vagn tolva 3147 unidades, vagn

    plataforma 741 unidades, vagn automovilero de tres niveles 741 unidades y vagn

    tanque 177 unidades.

    Igualmente esta empresa es la encargada de operar el Tequila Express, un

    tren turstico que circula en el estado de Jalisco, as como el ferrocarril Barrancas de

    cobre (Chepe) (Para este servicio de pasajeros se cuenta con carros especiales de

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    12/60

    6

    pasajeros Kinki Sharyo Japoneses en versiones Primera Clase y Clase econmica

    para el chepe, mientras que el Tequila 6xpress los tiene en clase nica, en ambos

    casos se incorpora un coche restaurante).

    1.2 Aspectos Generales.

    Razn Social: Ferromex (Ferrocarril Mexicano S.A de C.V)

    Giro:Dar un transporte de calidad a nuestros clientes.

    Trasladar de todo tipo de productos en todo Mxico.

    Ofrecer la mejor tecnologa en ferrocarriles de Mxico.

    Direccin:Bosque de Ciruelos 99, Bosques de Las Lomas, Miguel Hidalgo, 11700

    Ciudad de Mxico, D.F.

    Telfono:01 55 5246 3700

    1.3 Misin, Visin y Objetivos.

    Misin

    La misin en Ferromex es proporcionar un servicio de transporte seguro,

    eficiente y confiable, que contribuya a fortalecer la conectividad y competitividad de

    Mxico.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    13/60

    7

    Visin

    La Visin de Ferromex es ser la mejor opcin de transporte de carga.

    Objetivo

    El objetivo para el ao 2015, es lograr la implementacin exitosa de un sistema

    de calidad que satisfaga las exigencias de los clientes. Al mismo tiempo, y debido a la

    difcil situacin mundial que se vive en este ao, un objetivo muy importante, es el de

    mantenerse en el mercado como distribuidores de los principales clientes y establecer

    contacto con nuevos prospectos de clientes para formar parte de su lista de

    proveedores aprobados y de esa manera aumentarla cartera de clientes y, en

    consecuencia, incrementar las posibilidades no slo de permanecer en el mercado,

    sino de lograr el crecimiento del negocio.

    1.4 Polticas y Reglas.

    Polticas

    En Ferromex se compromete a proporcionar un servicio de transporte ferroviario

    de clase mundial con altos estndares de consistencia, confiabilidad y velocidad para

    satisfacer a los clientes mediante la mejora continua de los procesos.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    14/60

    8

    Reglas

    Los Empleados de Ferromex debern cuidar con especial diligencia los activos

    que se les encomienden para el desempeo de sus funciones y estarn atentos a

    informar a sus jefes inmediatos sobre situaciones que puedan conducir a la prdida,

    dao, destruccin, o al uso indebido de dichos activos. Asimismo, los Empleados de

    Ferromex no podrn utilizar para fines personales ninguno de los activos que forman

    parte del patrimonio de Ferromex sus filiales, subsidiarias y dems empresas

    relacionadas y mucho menos para actividades ilcitas o prohibidas por las leyes

    vigentes en el Estado Mexicano.

    Los Empleados de Ferromex reconocen y aceptan que su contribucin y

    aportacin para el desarrollo e implementacin de todo tipo de programas en las cuales

    participen, desarrollen o tengan conocimiento son Propiedad Intelectual de Ferromex.

    Ningn Empleado puede usar los bienes, el equipo, materiales o recursos

    propiedad de Ferromex para llevar a cabo cualquier tipo de actividad que no tenga

    relacin con su trabajo

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    15/60

    9

    1.5 Organigrama.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    16/60

    10

    1.6 Recorrido por reas.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    17/60

    11

    CAPTULO II

    PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

    2.1 Antecedentes del problema.

    El rea de infraestructura de Ferromex utiliza una maquinaria para realizar

    mediciones y verificaciones sobre los rieles que proviene de una empresa externa. La

    problemtica existente es que el anlisis del desgaste de rieles es requerido por la

    empresa para la seguridad del ferrocarril, tiene un alto costo ya que no es maquinaria

    de la empresa, el anlisis se lleva a cabo mediante una empresa externa que renta

    dicha maquinaria a Ferrocarril Mexicano.

    La cual lleva a cabo el proceso de medicin y del desgaste de rieles, por lo tanto

    conlleva un alto costo para la compaa.

    2.2 Identificacin del problema.

    Cmo se podr desarrollar una maquinaria eficiente que cumpla con los

    requerimientos de la empresa y se pueda actualizar si as fuese requerido a un bajo

    costo?

    2.3 Objetivo del proyecto.

    Crear un sistema de anlisis de desgaste externo de rieles, con la finalidad de

    reducir costos a la empresa y eficientar el proceso de medicin. Esto se realizar

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    18/60

    12

    utilizando la tarjeta de desarrollo Raspberry PI B+, cmaras microscpicas y software

    de desarrollo libre.

    2.4 Justificacin del proyecto.

    El motivo que llev a proponer este proyecto es el de ayudar a la empresa a

    tener una maquinaria propia que realice la tarea de verificacin de desgaste de rieles.

    Tambin ayudar a realizar las tareas con ms tranquilidad sin necesidad de

    estar pendiente de cuantos das se rentar la maquinaria, porque al terminar este

    proyecto no habr necesidad de rentar maquinaria alguna y as se podr evitar hacer

    grandes gastos a la empresa.

    Algunos de los beneficios ser una mejor verificacin a los rieles ya que la

    maquinaria se realizar conforme a los intereses de la empresa y para un mayor control

    tendr un sistema de monitoreo para evitar cualquier tipo de anomala.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    19/60

    13

    2.5 Planeacin del proyecto.

    IDDescripcin de

    la tareaTiempo inicio Fin Responsable

    A0 Investigacingeneral

    30 das 03/01/2015 03/02/2015 Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A1Analizar lainformacin

    5 das 04/02/2015 08/02/2015Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A2Realizar reunincon el asesorindustrial

    1 da 14/02/2015 14/02/2015Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A3Definir el alcancedel proyecto

    1 da 16/02/2015 16/02/2015Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A4

    Cotizar loscostos delicencia desoftware

    2 das 17/02/2015 18/02/2015 Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A5

    Cotizar loscostos decomponenteselectrnicos

    2 das 19/02/2015 20/02/2015Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A6

    Investigar lostipos decomunicacinque se utilizaran

    1 da 21/02/2015 21/02/2015Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A7Definir elsoftware autilizar

    1 da 22/02/2015 22/02/2015Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A8Definir elhardware autilizar

    3 das 23/02/2015 25/02/2015Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A9Definircomunicacin autilizar

    3 das 26/02/2015 28/02/2015Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A10

    Instalaciones de

    software parapruebas 2 das 16/03/2015 17/03/2015 Navarro Hansen

    A11Programacin decaptura visual

    10 das 18/03/2015 27/03/2015 Navarro Hansen

    A12Anlisis decdigo

    2 das 28/03/2015 29/03/2015Navarro Hansen,Peralta Joaqun

    A13Pruebas delcdigo

    5 das 30/03/2015 04/04/2015Navarro Hansen,Peralta Joaqun

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    20/60

    14

    CAPTULO III

    MARCO TERICO CONCEPTUAL

    3.1 Mantenimiento de vas.

    Los trabajos de mantenimiento de la va, tienen como primer objetivo, asegurar

    la circulacin de los trenes en condiciones de seguridad y confort satisfactorio de los

    pasajeros, y como segundo objetivo, evitar esfuerzos excesivos sobre la va, o una

    fatiga excesiva en sus elementos constitutivos, que conducira a una degradacin

    exageradamente rpida e irreversible. Este segundo objetivo, implica la bsqueda de

    una optimizacin econmica, la cual es funcin del trafico soportado por la va, de la

    velocidad que impera en esta, y de su edad.

    3.1.2 Defectos de vas.

    Algunos de los defectos superficiales (Ver Figura 1) que se podran encontrar

    en las vas son: Rotura rectangular, Riel con desgranamiento en la superficie del hongo,

    separacin vertical en el hongo, separacin vertical en el hongo en la junta, fractura

    por quemadura de locomotora, defecto transversal de detalle total, escamas

    superficiales hongo, riel patinado, aplastamiento del hongo, flujo de metal en hongo,

    cavidades o defectos superficiales de laminacin, astillas superficiales de laminacin,

    riel corrugado, riel torcido, entre otros.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    21/60

    15

    Figura 1. Fractura por Quemadura de Locomotora.

    3.2 Raspberry PI.

    Raspberry Pi es un ordenador de placa reducida o de bajo coste (Ver Figura 2),

    desarrollado en Reino Unido por la Fundacin Raspberry Pi, con el objetivo de

    estimular la enseanza de ciencias de la computacin en las escuelas. 1

    El diseo incluye un System-on-a-chip Broadcom BCM2835, que contiene un

    procesador central (CPU) ARM1176JZF-S a 700 MHz (el firmware incluye unos modos

    Turbo para que el usuario pueda hacerle overclock de hasta 1GHz sin perder la

    garanta), un procesador grfico (GPU) VideoCore IV, y 512 MiB de memoria RAM

    (aunque originalmente al ser lanzado eran 256 MiB). El diseo no incluye un disco duro

    ni unidad de estado slido, ya que usa una tarjeta SD para el almacenamiento

    permanente; tampoco incluye fuente de alimentacin ni carcasa.

    1Raspberry PI.[Citado 12 enero 2015]. Disponible en:http://goo.gl/NZ3j1

    http://goo.gl/NZ3j1http://goo.gl/NZ3j1http://goo.gl/NZ3j1
  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    22/60

    16

    La fundacin da soporte para las descargas de las distribuciones para

    arquitectura ARM, Raspbian, RISC OS 5, Arch Linux ARM y Pidora; y promueve

    principalmente el aprendizaje del lenguaje de programacin Python. Otros lenguajestambin soportados son Tiny BASIC, C, Perl y Ruby.

    Se utilizar como sistema de procesamiento central para tener la comunicacin

    con los sensores pticos con Qt Creator, para poder tomar las decisiones correctas.

    En el libro Getting Started With Raspberry PI los autores mencionan lo

    siguiente. Es fcil entender por qu la gente eran escpticas de la

    Raspberry Pi cuando fue la primera vez que se anunci. Una

    computadora del tamao de una tarjeta de crdito por $35 pareca un

    sueo imposible. Es por eso que, cuando comenz el envo, la Raspberry

    Pi cre un frenes de excitacin.

    Wallace Shawn, 2012.

    Figura 2. Tarjeta de Desarrollo Raspberry PI .

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    23/60

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    24/60

    18

    En el libro Getting Started With Raspberry PI los autores

    comentaron lo siguiente, Es importante recordar que el Raspberry Pi es

    una computadora y puede, de hecho, utilizarse como una. Usted puedeoptar por tener que iniciar el sistema en un entorno de escritorio grfico

    con un navegador web.

    Figura 3. Sistema Operativo Raspbian.

    3.4 Qt Creator.

    Qt Creator es un C ++ multiplataforma, JavaScript y QML entorno de desarrollo

    integrado que forma parte del SDK para el framework.It desarrollo Qt GUI aplicacin

    incluye un depurador visual y un diseo de interfaz grfica de usuario y formas de

    diseo integrado. Las caractersticas del editor incluyen resaltado de sintaxis y

    autocompletado.3

    3QT Creator. [Citado 15 enero 2015]. Disponible en:http://goo.gl/zS4gE

    http://goo.gl/zS4gEhttp://goo.gl/zS4gEhttp://goo.gl/zS4gE
  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    25/60

    19

    Qt Creator utiliza el compilador de C ++ de la coleccin de compiladores de

    GNU en Linux y FreeBSD. En Windows se puede utilizar MinGW o MSVC con la

    instalacin por defecto y tambin puede utilizar cdb cuando se compila desde el cdigofuente, Clang tambin es compatible.

    Se utilizar como compilador para poder crear el software de monitoreo y control

    que ser capaz de validar en tiempo real (Ver Figura 4).

    Figura 4. Interfaz del Compilador QT Creator.

    3.5 Cmara Nippon EE300A.

    Este modelo de cmara electrnica digital puede ser instalado a un telescopio

    o a un telescopio digital. Tambin puede ser conectado a los microscopios para la

    captura de imagen y grabacin de video.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    26/60

    20

    Esta cmara digital (Ver Figura 5) se puede conectar a una computadora de

    escritorio o computadora porttil mediante un cable USB. Se puede ver un objeto muy

    lejano en la pantalla de la computadora, tambin se puede tomar fotografas del objetoy verse en la misma pantalla de la computadora. La imagen que se toma al momento

    de la captura es guardada.4

    Figura 5. Cmara Electrnica Digital Nippon EE300A

    3.6 Librera OpenCV.

    OpenCV es una biblioteca libre de visin artificial originalmente desarrollada por

    Intel. Se ha utilizado en infinidad de aplicaciones. Desde sistemas de seguridad con

    deteccin de movimiento, hasta aplicativos de control de procesos donde se requiere

    reconocimiento de objetos. Esto se debe a que su publicacin se da bajo licencia BSD,

    que permite que sea usada libremente para propsitos comerciales y de investigacin

    con las condiciones en ella expresadas.5

    4Nippon Scope&Optics. Nipon EE300A. [Citado 26 enero 2015]. Disponible:http://goo.gl/HYvwJ55OpenCV. [Citado 4febrero 2015]. Disponible en:http://goo.gl/xEgaux

    http://goo.gl/HYvwJ5http://goo.gl/HYvwJ5http://goo.gl/xEgauxhttp://goo.gl/xEgauxhttp://goo.gl/xEgauxhttp://goo.gl/HYvwJ5
  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    27/60

    21

    OpenCV es multiplataforma, existiendo versiones para GNU/Linux, Mac OS X y

    Windows. Contiene ms de 500 funciones que abarcan una gran gama de reas en el

    proceso de visin, como reconocimiento de objetos (reconocimiento facial), calibracinde cmaras, visin estrea y visin robtica.

    En el libro Learning OpenCV los autores citaron lo siguiente, La visin

    por computadora es un campo que crece muy rpido, parte de un

    resultado en el cual las cmaras se vuelven ms baratas y adaptables,

    debido a un poder de procesamiento ms accesible, ayudando a

    desarrollar algoritmos ms avanzados.

    Bradski Gary, Kaehler Adrian (2008).

    3.7 Investigacin de un caso semejante.

    En el artculo El problema del desgaste ondulatorio en las vas frreas: la

    metalurgia de un caso real, de los autores Asdrbal Valencia Giraldo, Jos Luis

    Rendn Martnez de la Universidad Nacional de Colombia mencionaron esto, El

    desgaste ondulatorio en las vas frreas es un problema detectado y estudiado desde

    hace ms de cien aos; sin embargo, los trabajos realizados, algunos de gran

    magnitud, han considerado bsicamente los aspectos dinmicos que generan elfenmeno y tan slo en los ltimos decenios se ha hecho nfasis en los aspectos

    metalrgicos, y se ha reconocido el alto grado de responsabilidad que cabe al material

    de los rieles y a su capacidad de responder a los esfuerzos que soporta.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    28/60

    22

    Generalmente, el fenmeno se presenta meses o aos despus de que el

    sistema empieza a operar; sin embargo, en el caso que ocupa el desgaste ondulatorio

    de los rieles se manifest a escasos 15 das de iniciar su funcionamiento. Lo prematurodel problema, inquiet a todos los interesados y se propuso un estudio global del

    fenmeno, principalmente de las causas de su temprana formacin, sin abandonar las

    posibles medidas de tipo preventivo y correctivo y su posterior evaluacin.

    En este contexto, se realiz el estudio del problema desde el punto de vista del

    riel; se realiz un concienzudo anlisis del metal y las caractersticas del fenmeno,

    como resultado se postul una hiptesis sobre el mecanismo de dao y se logr la

    apropiacin de una informacin adicional de utilidad para los encargados e interesados

    en la va permanente. Adems, se propuso una solucin mediante el aumento general

    de la dureza del riel con tratamiento trmico, cuyas bondades se demostraron a escala

    del laboratorio.

    Tomando como base el artculo antes mencionado se decidi optar por un

    sistema de captura de imagen con especificaciones similares, salvo la diferencia que

    ser hecho mediante software libre y analizar los rieles en mltiples defectos.

    Se enfoc solamente en los defectos que se presentan externamente en el riel.

    El anlisis se llevar a cabo mediante una cmara con funciones microscpicas, ya

    que esto permitir tener una imagen de mayor calidad y una validacin ms eficiente.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    29/60

    23

    CAPTULO IV

    PROPUESTA DE SOLUCIN

    El proceso de medicin y la verificacin del desgaste externo de rieles, es muy

    importante para la empresa Ferromex, ya que esto mantiene en trnsito los

    ferrocarriles. La problemtica que tiene la empresa es la maquinaria, para llevar a cabo

    dichas mediciones.

    La propuesta a desarrollarse es crear una maquinaria exclusiva de la empresa,

    el cual realizar un anlisis para verificar si el riel tiene un problema de desgaste.

    4.1 Metodologa.

    Investigacin general. Se realizar una investigacin a fondo sobre el tema de

    desgaste de rieles, enfocndose sobre todo en el externo, dando nfasis en que

    sistemas sera el ms viable para llevar a cabo el anlisis y validacin, detectando las

    fallas ms recurrentes dentro del sistema de vas. Esta actividad tendr una duracin

    de 30 das.

    Analizar la informacin. Ya recopilada la informacin, se podr ver cules son

    los posibles causas que afecten la vida til del riel, para tener en cuenta como se

    resolver, se analizar a detalle los datos obtenidos sobre la investigacin el cual

    tendr cinco das de duracin.

    Realizar reunin con el asesor industrial. Con las ideas ya analizadas, se

    realizar una reunin con el asesor industrial de la empresa, para dar una breve

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    30/60

    24

    explicacin sobre el proyecto y ver los puntos claves que se abordaron. La reunin

    ser en un solo da.

    Definir el alcance del proyecto. Se realizar una propuesta que se enfoque en

    un sistema de anlisis de rieles, basado en un software y hardware con gran soporte

    que ayudar a crear una plataforma muy confiable. La duracin para definir el alcance

    ser de un da.

    Cotizar los costos de licencia de software. Aqu se investigar los costos de la

    licencia de software que se utilizarn en el proyecto. La duracin de la cotizacin

    durar 2 das para verificar varios tipos de software para ver cul es el idneo.

    Cotizar los costos de componentes electrnicos. Se realizar una revisin sobre

    los costos de los componentes electrnicos que compone el sistema de anlisis, tendr

    una duracin de 2 das debido a que se analizar detalladamente los componentes a

    utilizar.

    Investigar los tipos de comunicacin que se utilizarn. Se analizar los tipos de

    comunicacin ms conveniente para llevar a cabo el proyecto. Esta actividad durar

    un solo da.

    Definir el software a utilizar. Ya analizada la informacin sobre las cotizaciones

    de los software y viendo varios opciones se opt por utilizar QT Creator 5.4 ya que es

    un software con un gran soporte. La duracin ser de un da.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    31/60

    25

    Definir el hardware a utilizar. Para definir el hardware, se necesitar un poco

    ms de tiempo, porque se necesita verificar cuales seran lo ms indicados en el

    proyecto. Esta actividad tendr una duracin de tres das.

    Definir la comunicacin a utilizar. Se establecer el tipo de comunicacin para

    el proyecto, basado en la estabilidad del mismo. El tiempo definido para definir la

    comunicacin ser de tres das.

    Instalaciones de software para pruebas. Se instalarn el software y las libreras

    necesarias para realizar algunas pruebas. Esta actividad tendr una duracin de dos

    das.

    Programacin de captura de visual. Se crear un cdigo que sea capaz de

    comunicarse con la cmara para que la imagen pueda ser manipulada. La

    programacin tendr una duracin de 10 das.

    Anlisis de cdigo. Se buscar posibles errores que tenga el cdigo para poder

    depurarlos. El anlisis tendr una duracin de dos das para corregir los posibles

    errores encontrados.

    Pruebas del cdigo. Se ejecutar el cdigo para comprobar su funcionalidad.

    Las pruebas del cdigo ser una duracin de cinco das.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    32/60

    26

    4.2 Desarrollo del Proyecto.

    Se llev a cabo una investigacin sobre la problemtica actual y que es lo que

    se pretenda resolver, cul sera la manera ms viable de llevar a cabo el proyecto,

    cules fueron las herramientas idneas para la realizacin del sistema de anlisis de

    rieles.

    Las herramientas bsicas del sistema de anlisis de rieles se componen de

    cuatro elementos bsicos que son; Raspberry PI que es el sistema de control, Cmara

    Nippon E300a que es el sistema de visin, Qt Creator que es el software de control y

    la librera OpenCV.

    Se opt por utilizar la Raspberry PI por ser compacta y verstil, se compararon

    otros hardwares similares que podran llevar a cabo la tarea. Anteriormente se

    analizaron otros dispositivos como lo son Arduino pero por no contar con puertos USB

    que son necesarios para el sistema de visin se descart esa idea.

    Tambin se pens utilizar una computadora porttil ya que esta cuenta las

    herramientas necesarias para el anlisis de rieles, pero dado el ambiente donde se

    utilizara se pens que no era lo adecuado, adems se analiz unos de los modelos

    de CompactRIO de National Instrument pero se descart esa idea porque tiene un

    costo excesivo adems sera necesario tener una computadora porttil para el sistema

    de anlisis.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    33/60

    27

    Se utiliz la Raspberry porque tiene un escritorio grfico, puertos USB, es muy

    accesible econmicamente y cuenta con todas las caractersticas necesarias para el

    sistema de anlisis de rieles externos.

    En el sistema de visin se llev a cabo un anlisis de algunos sensores pticos,

    se haba pensado agregar una simple cmara, pero cuenta con una resolucin muy

    baja dando revisiones errneas, despus se pens en un cmara con funciones de

    microscopio, pero con el detalle de que no cumpla con las caractersticas necesarias

    ya que el tamao de esta no era el adecuado.

    Entonces se eligi la cmara Nippon E300a, ya que cuenta con una resolucin

    de 3.01 mega pixeles capaz de una ampliacin de imagen de 15.6x, tambin cuenta

    con un inteligente sensor denominado CMOS que su principal funcin es la deteccin

    de cambios de luz. La temperatura de trabajo es de 0 a 85 grados centgrados adems

    de contar con una velocidad de grabacin de 15/30 cuadros por segundo, su precio es

    accesible, es compatible con Raspberry PI y cuenta con una conexin USB.

    En el sistema de control se vieron tres posibles opciones las cuales fueron

    Labview de National Instruments, Visual studio de Microsoft y Qt Creator de Trolltech.

    La primera opcin que se vio fue Labview pero no es compatible con el sistemaoperativo de Raspberry, adems la licencia es demasiado costosa. La segunda opcin

    fue Visual Studio aunque la licencia es gratuita, tampoco es compatible con el sistema

    operativo de Raspberry ya que solamente funciona con Microsoft Windows.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    34/60

    28

    Por eso se opt por utilizar el compilador Qt Creator ya que este cuenta con

    licencia gratuita, es multiplataforma e incluyendo la compatibilidad con el sistema de

    Raspberry PI, Raspbian, agregando que tiene una interfaz grfica muy amigable y fcilde usar.

    Un complemento til para el sistema de visin es la herramienta OpenCV

    desarrollado por intel. Este instrumento se encarga de crear parmetros de

    comparacin para crear validaciones, que son interpretadas por Qt Creator. En

    resumen la unin de estas dos herramientas lleva a cabo el anlisis de rieles,

    generando la comprobacin de las vas mediante un video en tiempo real.

    En la siguiente tabla se puede observar una cotizacin muy cercana a lo

    estimado por los componentes a utilizar y el trabajo que se llevara a cabo por cada

    labor. (Ver Figura 6)

    Figura 6. Cotizacin Estimada.

    Cantidad Hardware/Software Costo unitario Total1 Raspberry PI $39.95 $39.954 Cmara Nipon E300a $89.00 $356.001 Qt Creator *Licencia BSD *Licencia BSD1 OpenCV *Licencia BSD *Licencia BSD1 Raspbian *Licencia BSD *Licencia BSD1 Programacin software de control $1,000.00 $1,000.001 Memoria SD $10.00 $10.001 Batera de litio recargable $20.00 $20.00

    1 Instalacin de software OpenCV $100.00 $100.001 Hub USB $35.00 $35.001 Equipo de cmputo(Mouse, Teclado, Monitor) $200.00 $200.00

    *Nota: La licencia BSD es gratuita $1,760.95

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    35/60

    29

    4.2.1 Hardware y Software.

    La Raspberry PI B+ (Ver Figura 7) fue seleccionada porque cuenta con puertos

    USB que son necesarios para conectar las cuatro cmaras, tambin tendr una

    memoria SD de 32 gigabytes para el almacenamiento. Con el sistema operativo

    Raspbian se ejecutara los software de OpenCV y Qt Creator y as no se tendr la

    necesidad de utilizar una computadora porttil, lo cual ser ms fcil de transportar y

    ser ms compacto. Las cuatro cmaras sern colocadas de manera estratgica para

    tener una mejor visualizacin del anlisis de rieles, por lo cual el video del chequeo de

    las vas ser muy completo y eficiente.

    Figura 7. Propuesta de Diagrama Elctrico.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    36/60

    30

    El software para el sistema de anlisis de rieles ser como se mencion antes,

    Qt Creator para la sistema de control, en este se podr monitorear las cmaras y as

    tener una inspeccin detallada de las vas y se podr ver a detalle en la pantalla elmonitoreo en tiempo real que se lleva a cabo.

    En el sistema de visin se tendr una herramienta demasiado importante, la

    cual es OpenCV, este software se utilizar para realizar comparaciones al momento

    de inspeccionar las vas, se tendr una muestra de un riel en buenas condiciones y

    despus de hacer una pequea inspeccin se har la comparacin con OpenCV para

    afirmar si el riel est en buenas condiciones.

    4.2.2. Sistema Mecnico.

    El sistema de anlisis de rieles tendr un plataforma tipo L que llevartodo el

    hardware como los son las cmaras, el hub, la batera y la Raspberry.

    La plataforma tipo L ser adaptado al hi-rail de Ferromex con el propsito de

    minimizar costos. Por eso se opt por crear este soporte para llevar todos los

    dispositivos del sistema de anlisis de rieles.

    El ancho de la plataforma es de 1450 milmetros, 700 milmetros de largo, 300

    milmetros en la pestaa donde se sujetar el soporte y el grosor es de 254 milmetros(Ver Figura 8).

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    37/60

    31

    Figura 8. Medidas de la Plataforma.

    El tamao est enfocado para una expansin hacia otros sistemas de anlisis

    (Ver Figura 9), los cuales son: La separacin de las vas, la inclinacin de las mismas,

    la inspeccin de los durmientes, como tambin el anlisis interno de los rieles.

    Figura 9. Plataforma para el Sistema de Visin.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    38/60

    32

    Las cmara estn localizadas en los puntos laterales de la plataforma (Ver

    Figura 10) y estn colocadas a 500 milmetros una con otra para tener una mejor

    precisin al momento de estar analizando las vas. La velocidad del vehculo deberde ser no mayor a 25 kilmetros por hora, ya que las cmaras manejan a lo mximo

    30 cuadros por segundo, esto quiere decir, que en un segundo se pueden tomar 30

    muestras de anlisis.

    Figura 10. Vista Area de la Plataforma.

    Si el automvil va a 25 kilmetros por hora, recorre 6.94 metros por segundo, a

    esta velocidad la cmara sera capaz de tomar 4 fotos en un metro, o sea una foto

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    39/60

    33

    cada 25 centmetros, ya que las cmaras estn separadas 50 centmetros, generara

    una doble muestra para mayor precisin. (Ver Figura 11)

    A travs de la formula m/s= km/h 3.6, que 3.6 equivale en tiempo.1km=

    1000m y 1hr= 3600s.

    Figura 11. Tabla de recomendacin de velocidades para el anlisis .

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    40/60

    34

    Las cmaras se colocaran en la parte inferior de la plataforma (Ver Figura 12),

    quedando a 25 centmetros por encima de las vas, esto es fundamental ya que a esta

    altura es la idnea para que el clculo de velocidad sea el correcto.

    Figura 12. Parte Inferior de la Plataforma.

    Esto servir para tener un anlisis de rieles ms preciso ya que la revisin se

    dara en varios puntos al mismo tiempo y as evitara que pudiese pasar por alto

    algunos detalles.

    4.2.3 Conexiones Elctricas.

    Las conexiones bsicas para la Raspberry PI son la batera de 5 volts conectada

    a la entrada Micro USB Power Connector, el hub USB ser utilizado para ampliar las

    entradas por defecto que contiene la tarjeta de desarrollo Raspberry PI, para tener

    acceso a la conexin de un teclado y mouse y as mismo tener puertos disponibles

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    41/60

    35

    para las cuatro cmaras, el conector HDMI o video de alta definicin tendr la funcin

    de mandar seal a un monitor que servir para poder apreciar la pantalla de interfaz

    de usuario, la tarjeta de memoria SD cumple la funcin de almacenamiento, seencargar de llevar a cabo el registro de actividades de las cmaras y el sistema de

    anlisis de rieles, como tambin servir para el arranque del sistema operativo

    Raspbian.

    1. Power Supply DC: Puerto de alimentacin de 5 volts.

    2. Puerto HDMI: Salida de video donde se conectar a un monitor.

    3. Puerto USB: Puerto donde se conectar mouse y teclado.

    4. Puerto USB: Puerto donde se conectara el hub para la entrada de las cmaras.

    (Ver Figura 13)

    Figura 13. Conexiones Bsicas para la Raspberry.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    42/60

    36

    Como se mencion antes un puerto USB de la Raspberry ser utilizado para

    conectar un hub (Ver Figura 14) para las conexiones de las cmaras que sirve para

    el sistema de visin.

    Figura 14.Sugerencia de Conexin para las Cmaras.

    4.2.3 Sistema de Visin.

    El sistema de visin est compuesto por cuatro cmaras del modelo Nippon

    E300a, que cuentan con la funcin de microscopio, pudindose hacer un gran

    acercamiento, esto ayuda al sistema de tal manera que las validaciones al momento

    de llevarse a cabo pueda tener una alta precisin.

    Una de las funciones de la cmara es un amplio espectro de imagen, el

    acercamiento es de tal magnitud que se pueden apreciar detalles minsculos en la

    superficie del riel (Ver Figura 15).

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    43/60

    37

    Figura 15. Detalle del Riel.

    Otra de las funciones es que puede tener un panorama ms amplio, buscando

    ciertos detalles que pueden ser posibles causas de accidentes (Ver Figura 16).

    Figura 16. Visin Amplia.

    As mismo el sistema puede tener un anlisis intermedio, donde se puede llevar

    a cabo una revisin ms rpida, enfocndose a cambios significativos en la superficie

    del riel (Ver Figura 17).

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    44/60

    38

    Figura 17. Visin Estndar.

    El sistema de anlisis de rieles se compone de una base de datos SQLite que

    est creada mediante el software Qt Creator y se encarga de almacenar y llevar un

    registro de las revisiones realizada.

    Se crea la tabla de base datos (Ver Figura 18), donde se almacena hora del

    sistema, usuario que realiza el anlisis, fecha, ciudad y todas aquellos posibles

    defectos que se busca encontrar mediante imgenes, esta base de datos se conforma

    de la siguiente manera, contiene imgenes que la empresa considera defectos dentro

    de los rieles, as mismo contiene un cdigo de error que en dado caso se llegar a

    encontrar una similitud durante el anlisis esta almacenar el cdigo de error y

    mandar una seal a Qt Creator indicando con una seal en monitor, un circulo de

    color rojo, advirtiendo que hay un posible problema.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    45/60

    39

    Figura 18. Diagrama de Flujo.

    Esta base de datos se crear en el primer arranque de sistema ya que se

    necesitara saber que se requiere analizar por parte de la empresa, estos parmetros

    son requeridos por parte de Ferromex basndose en sus estndares y requerimientos.

    La base de datos se compondr de la siguiente manera:

    Cdigo Error: Este se emplear para reconocer cierto error en el sistema,

    otorgndole un grado de importancia a este, estos cdigos podrn ser creador por el

    usuario en el arranque del sistema

    Usuario: El usuario es el encargado de manejar dicho software, el llevar el

    control de esta base de datos, donde el otorgar los parmetros de revisin

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    46/60

    40

    Hora: Este datos ser almacenado automticamente cuando un posible fallo

    sea encontrado durante el anlisis de rieles

    Fecha: Este dato ser como el de hora es almacenado para tener un registro de

    errores saber qu da y hora se detect un posible fallo.

    Ciudad Este dato sirve de referencia para saber en qu parte se localiza el

    posible fallo, este dato ser otorgado por el usuario.

    Imagen Muestra: La imagen muestra es aquel error que se busca encontrar

    segn los parmetros de la empresa esta ser almacenada la primera vez que se

    arranque el programa solamente o si as requiera modificarla en un momento dado.

    En el arranque del sistema de anlisis de rieles creado en Qt Creator, al

    momento de iniciar el software arrancar de la siguiente manera (Ver Figura 19), antes

    que nada se necesitar acceder al sistema con un nombre de usuario y contrasea,

    que dar el ingreso al sistema y capturar el usuario en uso, esto servir para llevar

    un control y una estadstica de los anlisis de rieles llevados a cabo, por si surgiera

    algn problema saber quin realiz la revisin y as mismo por que se pas por alto

    algunos de los detalles sealados por el sistema o si el sistema nunca detect alguna

    anomala, este servir para llevar a cabo mejoras continuas en el sistema de anlisisde rieles teniendo actualizaciones peridicas.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    47/60

    41

    Figura 19. Acceso al Sistema de Monitoreo.

    Despus de acceder al sistema de monitoreo se podr ver la interfaz con la cual

    se trabajar (Ver Figura 20), donde se obtendr la visualizacin de las cuatro cmaras

    simultneamente con las que se har la inspeccin de los rieles.

    Al lado derecho se aprecia una barra lateral que contiene 3 botones uno para

    iniciar la grabacin y as mismo el anlisis de rieles si el software encuentra alguna

    anomala marcar en pantalla con un sealamiento de color rojo, tambin contiene un

    botn con la etiqueta de pause, esto servir para detener momentneamente el

    anlisis de los rieles y adems contiene un botn con la palabra parar, este tiene la

    funcin de detener totalmente el anlisis, tambin contiene una barra con la leyenda

    Luminosidadque controla el enfoque del sistema de visin, servir para llevar a cabo

    un ajuste de las cmaras.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    48/60

    42

    Figura 20. Interfaz Grfica.

    En la pestaa archivo de la interfaz de usuario se podrn tener acceso a las

    funciones de iniciar o parar las cmaras, al igual que el panel lateral, con la diferencia

    que cuenta con un apartado de configuraciones que sirve para calibrar la luminosidad

    de cada una de las cmaras independientemente (Ver Figura 21). As mismo cuenta

    con el botn de salir de la interfaz de usuario.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    49/60

    43

    Figura 21. Men Archivo.

    En la pestaa Dispositivo se puede tener acceso a cada una de las cmaras

    independientemente teniendo as una visin ms precisa, esto lleva la ventaja que

    puede tomarse en cuenta algn detalle que el anlisis realizado por el software hubiese

    pasado por alto (Ver Figura 22).

    Figura 22. Pestaa Dispositivo.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    50/60

    44

    El sistema de anlisis de rieles est enfocado para que el usuario no tenga

    ningn conocimiento adicional ya que ser muy intuitivo, amigable y fcil manejo,

    adems contar con el apartado de ayuda donde se concentra un ndice con los puntosque pueden configurarse en el sistema.

    4.3 Beneficios del proyecto.

    Con la implementacin de este proyecto se reducirn costos a la empresa ya

    que la maquinaria seria propia de Ferrocarril Mexicano, el cual hace una verificacin

    ms detallada a los rieles. Uno de los grandes beneficios es que todo el sistema es deuna gran comunidad de desarrolladores de software y hardware libre, entrando en un

    ramo totalmente diferente, siendo Ferromex uno de los pioneros en el uso de estas

    herramientas, esto ser un gran impacto para la compaa ya que es un sistema muy

    confiable y totalmente libre para su uso, desde el software tanto como el hardware.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    51/60

    45

    CONCLUSIN

    Durante el desarrollo del proyecto, se percat que un sistema de anlisis por

    visin es complejo, ya que cualquier fuente externa afecta directamente el anlisis, se

    basa en herramientas de fcil manejo por parte de una comunidad de programadores

    que se enfocan en la distribucin de software libre.

    Con las caractersticas bsicas que tiene el proyecto se podra crear otro

    sistema de anlisis ms robusto, agregando nuevos dispositivos de sensado como lo

    podran ser, un giroscopio, un GPS, sensores de medicin, de temperatura entre otros.

    Esto facilitara a la empresa ya que en un solo sistema se analizara todos los

    factores de riesgo evitando accidentes.

    Al inicio del proyecto se encontraron complicaciones al momento de decidir que

    sistema de control sera el ms recomendable para llevar a cabo el proyecto, ya que

    en el mercado hay una gran variedad de sistemas embebidos que podran llevar a

    cabo el anlisis, pero algunas son muy costosas y otras muy bsicas. Otro punto fue

    que sensores seran los idneos para el sistema de anlisis, ya que una simple cmara

    no cumpla con las especificaciones. Otra complicacin fue la velocidad de grabacin

    de las cmaras, ya que esto afectara la velocidad del muestreo.

    Para corregir el error se aplic el clculo del tiempo del muestreo dependiendo

    de los cuadros por segundo que podran sensar la cmara; basndose en estas

    pruebas y tiempos estimados, despus se calcul la velocidad en kilmetros por hora

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    52/60

    46

    que podra grabar la cmara y estos valores se utilizaron como velocidad mxima del

    sistema.

    Durante el proyecto se aplic conocimientos sobre programacin, electrnica,

    sensores, tarjeta de desarrollo, software de simulacin 3D, compiladores de

    programacin visual y libreras de visin.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    53/60

    47

    FUENTES CONSULTADAS

    Raspberry Pi. What is a raspberry.[Citado Enero 2015].Disponible

    en:www.raspberrypi.org.

    Raspbian. Welcome to Raspbian.[Citado Enero 2015].Disponibleen:http://www.raspbian.org.

    Qt cross platform application and ui framework. One Qt Code.[Citado Enero2015].Disponible en:http://www.qt.io.

    Qt Creator. Qt Development Frameworks.[Citado Enero 2015].Disponibleen:http://es.wikipedia.org/wiki/Qt_Creator.

    Raspberry Pi. Fundacin Raspberry Pi.[Citado Enero 2015].Disponibleen:http://es.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi.

    OpenCV. Open Source Computer Vision Library.[Citado Febrero 2015].Disponibleen:http://opencv.org.

    OpenCV. Biblioteca libre de visin artificial.[Citado Febrero 2015].Disponibleen:http://es.wikipedia.org/wiki/OpenCV.

    Nipon Scope.Spotting scopes, telescopes, binoculars.[Citado Febrero2015].Disponible en:http://www.nipon-scope.com.

    Rendn Jos, Asdrbal Valencia. Problema de desgaste ondulatorio en las vasfrreas. Pg. 31-36 [citado Marzo 2015]. Disponible en:

    http://www.redalyc.org/pdf/496/49614404.pdf

    Microscopio. Instrumento de vision.[Citado Febrero 2015].Disponibleen:http://es.wikipedia.org/wiki/Microscopio.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    54/60

    48

    OpenCV Tutorial.Real-Time Object Tracking Without Colour.[Citado Marzo2015].Disponible en:https://youtu.be/X6rPdRZzgjg.

    OpenCV Function.Object Detection and Recogition.[Citado Marzo 2015].Disponible

    en:https://youtu.be/tlC2O9T9jks.

    OpenCV Uses.Lane tracking and vehicle tracking.[Citado Marzo 2015].Disponibleen:https://youtu.be/JmxDIuCIIcg.

    OpenCV Programming with the Raspberry Pi.Installation on the Pi.[Citado Marzo2015].Disponible en:https://youtu.be/jvFM-gIGpQQ.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    55/60

    49

    GLOSARIO

    Arch Linux ARM: Es un puerto de Arch Linux para procesadores ARM.

    Arduino: Es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un

    microcontrolador y unentorno de desarrollo.

    ARM: Una familia demicroprocesadores producidos por la empresaARM Holdings.

    Autnomo: Dispositivo capaz de controlarse as mismo.

    Batera Li-Ion: Es un dispositivo diseado para almacenamiento de energa elctrica

    que emplea como electrolito, una sal de litio que procura los iones necesarios para la

    reaccin electroqumica reversible que tiene lugar entre el ctodo y el nodo.

    C++: Es un lenguaje imperativo orientado a objetos derivado del C.

    Clang: Es un front end de compilador para los lenguajes de programacinC.

    CompactRio: Es un sistema embebido y reconfigurable de control y adquisicin .

    Debian: Es una comunidad conformada pordesarrolladores y usuarios, que mantiene

    un sistema operativo GNU basado en software libre.

    Depurador visual: Es un programa para analizar la sintaxis del cdigo.

    http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_impresohttp://es.wikipedia.org/wiki/Microcontroladorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Entorno_de_desarrollohttp://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/ARM_Holdingshttp://es.wikipedia.org/wiki/C_%28programming_language%29http://es.wikipedia.org/wiki/Desarrollador_de_softwarehttp://es.wikipedia.org/wiki/Desarrollador_de_softwarehttp://es.wikipedia.org/wiki/C_%28programming_language%29http://es.wikipedia.org/wiki/ARM_Holdingshttp://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Entorno_de_desarrollohttp://es.wikipedia.org/wiki/Microcontroladorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_impreso
  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    56/60

    50

    Flash NAND: Es un tipo de tecnologa de almacenamiento no voltil que no requiere

    energa para conservar los datos.

    Framework: Es una estructura conceptual y tecnolgica de soporte definido.

    FreeBSD: Es un sistema operativo libre para computadoras basado en las CPU de

    arquitectura Intel.

    GHz: Es un mltiplo de la unidad de medida de frecuencia hertz.

    Gigabyte: Es una unidad de almacenamiento de informacin cuyo smbolo es el GB.

    GNU/Linux: Es uno de los trminos empleados para referirse a la combinacin del

    ncleo o kernel libre similar a Unix denominado Linux con el sistema GNU.

    Hardware: Son todos los dispositivos y componentes fsicos que realizan las tareas

    de entrada y salida,

    HDMI: Es un estndar de conectividad global.

    High-rail: Es un vehculo que puede funcionar tanto sobre las vas frreas como en

    lascarreteras o rutas convencionales.

    Hub USB: Es un dispositivo que permite concentrar varios puertos USB.

    Interfaz grfica: Conocida tambin como GUI, es un programa informtico que acta

    de interfaz de usuario.

    http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADa_f%C3%A9rreahttp://es.wikipedia.org/wiki/Carreterahttp://es.wikipedia.org/wiki/Carreterahttp://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADa_f%C3%A9rrea
  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    57/60

    51

    JavaScript: Es un lenguaje de programacin interpretado, dialecto del estndar

    ECMAScript.

    Labview: Es una plataforma y entorno de desarrollo para disear sistemas, con un

    lenguaje de programacin visual grfico.

    Licencia BSD: Es la licencia de software otorgada principalmente para los sistemas

    BSD (Berkeley Software Distribution).

    Mac OS X: Es un entorno operativo basado en Unix, desarrollado, comercializado y

    vendido por Apple Inc.

    Memoria MMC: Es un estndar de tarjeta de memoria.

    Memoria RAM: Memoria de escritura aleatoria.

    MinGW: Es una implementacin de los compiladores GCC para la plataforma Win32.

    Modelado 3D: Es el proceso de desarrollar una representacin matemtica de

    cualquier objeto tridimensional a travs de un software especializado.

    OpenCV: Es una biblioteca libre de visin artificial originalmente desarrollada por Intel.

    Overlock: Se conoce como alcanzar una mayor velocidad de reloj para un

    componente electrnico.

    Perl: Es un lenguaje de programacin.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    58/60

    52

    Python: Es un lenguaje de programacin interpretado cuya filosofa hace hincapi en

    una sintaxis que favorezca un cdigo legible.

    QML: Es un lenguaje basado en JavaScript creado para disear aplicaciones

    enfocadas a la interfaz de usuario.

    Qt Creator: Es una biblioteca de software que desarrolla Nokia para crear interfaces.

    Raspberry PI: Ordenador de placa reducida de bajo coste.

    Raspbian: Es una distribucin del sistema operativo GNU/Linux y por lo tanto libre

    basado en Debian Wheezy para la placa computadora Raspberry Pi.

    Risc OS: Es un sistema operativo con ncleo o kernel propio.

    Root: Es el nombre convencional de la cuenta de usuario que posee todos los

    derechos en todos los modos.

    Ruby: Es un lenguaje de programacin interpretado, reflexivo y orientado a objetos.

    SD Card: Es un formato de tarjeta de memoria para dispositivos porttiles.

    Software: Equipamiento lgico o soporte lgico de un sistema informtico.

    Solidworks: Es un software CAD para modelado mecnico en 3D.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    59/60

    53

    Tiny BASIC: Es una versin muy sencilla y simplificada de un intrprete del lenguaje

    de programacin BASIC.

    Trolltech: Es una compaa de software fundada en el ao 1994.

    USB: Es una interfaz de entrada/salida mucho ms rpida que los puertos seriales

    estndar.

    Visual Studio: Entorno para sistemas operativos Windows.

  • 7/25/2019 Sistema de Anlisis de Rieles Ferroviarios en Ferromex S.A. de C.V.

    60/60

    ANEXOS

    Anexo A. Datasheet Raspberry PI B+